【正文】 征 以空氣為氣化劑時，可能存在如下化學反應： 系統(tǒng)含有 C， O2， CO， CO2 4種物質，由 C,O 2個元素構成，故系統(tǒng)獨立反應式為兩個。 T↓ ， H2O、 CO CH4含量逐漸增加。 相同 T ， P↑， H2O、 CO CH4含量增加， H2和 CO含量減小。 動力學特征 氣固反應，反應速率不僅與化學反應速率，還與氣化劑向碳 表面的擴散速率有關。 （ 3） C與 H2O反應生成 CO和 H2 400℃ T 1100℃ ，動力學控制 T 1100℃ ，擴散控制 2. 生產方法 分析 ： 1100～ 1200℃ 高溫反應 ；大量吸熱 要求：大量供熱 采取措施 : 通過燃燒一部分 C的反應熱， 維持整個系統(tǒng)的熱平衡。 .魯奇爐結構示意圖 特點： 氣化劑：水蒸汽和氧氣的混合物 燃料層分層：與間歇法大致相同 碳與氧的燃燒放熱反應與碳與水蒸汽的吸熱反應同時進行 氣化反應至少在 600～ 800℃ 進行 調節(jié)水蒸汽與氧的比例，可控制爐中各層溫度，并使溫度穩(wěn)定 三、由天然氣生產合成氣 CH4含量 90%.優(yōu)質、相對穩(wěn)定、價廉、清潔、環(huán)境友好的能源。目前，世界上約有 80％的合成氨及尿素、 80％的甲醇及甲醇化學品、 40％的乙烯（丙烯）及衍生品、60%的乙炔及炔屬化學品等都是以天然氣為原料生產的。 C H 4 + H 2 O C O + 3 H 2C H 4 + 1 / 2 O 2 C O + 2 H 2催 化 劑高 溫 強 外 供 熱 ,技 術 成 熟 , H2 / C O = 3熱 平 衡 , H 2 / C O 易 調 節(jié) .需 純 氧部 分 氧 化 法H 2 9 8?= 2 0 6 k J / m o l= 3 5 . 7 k J / m o lH 2 9 8?C H 4 + H 2 O C O + 3 H 2C H 4 + 1 / 2 O 2 C O + 2 H 2催 化 劑高 溫強 外 供 熱 ,技 術 成 熟 , H 2 / C O = 3熱 平 衡 , H 2 / C O 易 調 節(jié) .需 純 氧部 分 氧 化 法H 2 9 8?= 2 0 6 k J / m o l= 3 5 . 7 k J / m o lH 2 9 8?? 蒸汽轉化法 Steam reforming 部分氧化法 Partial oxidation C H 4 + H 2 O C O + 3 H 2C H 4 + 1 / 2 O 2 C O + 2 H 2催 化 劑高 溫強 外 供 熱 ,技 術 成 熟 , H 2 / C O = 3熱 平 衡 , H 2 / C O 易 調 節(jié) .需 純 氧部 分 氧 化 法H 2 9 8?= 2 0 6 k J / m o l= 3 5 . 7 k J / m o lH 2 9 8?C H 4 + H 2 O C O + 3 H 2C H 4 + 1 / 2 O 2 C O + 2 H 2催 化 劑高 溫 強 外 供 熱 ,技 術 成 熟 , H2 / C O = 3熱 平 衡 , H 2 / C O 易 調 節(jié) .需 純 氧部 分 氧 化 法H 2 9 8?= 2 0 6 k J / m o l= 3 5 . 7 k J / m o lH 2 9 8? 1. 蒸汽轉化法 （ 1）轉化機理 OHCHCOCOCCO2H2CCH22224???????析炭副反應 一般說來，獨立反應數等于反應系統(tǒng)中所有的物質數減去形成這些物質的元素數。 沒有炭黑時，只選用兩個獨立反應數 222224 3HCOOHCOHCOOHCH?????? （ 2）反應熱力學 OHCOHCOPOHCHHCOPPPPPKPPPPK222242231??計算基準： 1mol CH4， m mol H2O。 組分 氣體組成 平衡分壓， MPa 反應前 平衡時 CH4 1 1x (1x)/(1+m+2x) P CO xy (xy)/(1+m+2x) P CO2 y y/(1+m+2x) 反應壓力影響 ? 壓力增加，甲烷平衡含量也隨之增大。 反應壓力 MPa 水碳比＝ T＝ 800℃ 甲烷平衡含量％ 反應溫度的影響 甲烷平衡含量％ 壓力 (MPa) 溫度 ℃ 1 800 870 910 950 1000 2 870 950 1000 1030 1100 4 940 1020 1080 1130 1200 水碳比為 2 溫度增加，甲烷平衡含量下降 （ 3）反應動力學 在鎳催化劑表面甲烷和水蒸汽解離成次甲基和原子態(tài)氧，并在催化劑表面吸附與互相作用，生成 CO、 CO2和 H2 甲烷蒸汽轉化反應速度可近似認為與甲烷濃度成正比，即屬于一級反應。 影響傳熱 ， 使局部反應區(qū)產生過熱而縮短反應管使用壽命 。 a. 危害 K P 1 = P H 2 2 / P C H 4K P 2 = P C O 2 / P C O 2K P 3 = P H 2 O /P C O P H 2控制水碳比、適宜的溫度和壓力來解決析碳。 碳與水蒸汽的反應比碳與 CO2的反應的脫炭速度快 2~3倍。 析炭以 CH4裂解為主 ,而其余兩個反應表現為逆反應為主 ,即脫炭反應 （ 5）催化劑 基本要求： 高強度、高活性、抗析碳 活性組分： 鎳是目前天然氣蒸汽轉化催化劑的唯一活性組分。 助催化劑： 抑制熔結過程，使催化劑有較穩(wěn)定的高活性，延長使用壽命并提高抗硫抗析碳能力。助催化劑用量一般為鎳含量的 10％ (質量 )以下。催化劑的載體是熔點在 2023℃ 以上的金屬氧化物，它們能耐高溫，且有很強的機械強度。 催化劑中毒 a S S≤,可逆性中毒 催化劑活性越高，允許 S含量越低。 b As 永久性中毒 As來源 :含 As堿液脫碳 c 鹵素 鹵素 ≤,永久性中毒 催化劑活性下降判斷方法： 甲烷含量升高 。“紅管”現象 （ 6）工業(yè)生產方法 甲烷蒸汽轉化過程中控制的主要工藝條件是溫度、壓力、水碳比、空氣加入量等。參數的確定，不僅要考慮對